Пример расчета распылительной сушилки

Задание на проектирование. В схеме производства сухого молока рассчитать и спроектировать распылительную сушилку производительностью 0,35 т/ч влажного материала. Начальное влагосодержание продукта 0,52 кг/кг, конечное – 0,045 кг/кг. Сушилка установлена в городе Павловск Воронежской области. Температура воздуха перед сушилкой t₁ = 200 C. Относительная влажность воздуха после сушилки определить по I–x диаграмме, а температура t₂ = 90 C. Температура материала перед сушкой θ = 50 C, потери теплоты в окружающую среду 10 %. Распыление молока – дисковое.

Разработать конструкцию цельносварной распылительной сушилки с дисковым распылителем и верхним подводом сушильного агента; рассчитать толщину слоя изоляции газоходов и определить потери теплоты в окружающую среду; рассчитать интенсивность теплопередачи в калорифере и площадь его теплопередающей поверхности, выбрать стандартный калорифер; рассчитать и подобрать вспомогательное оборудование сушилки (циклон и мокрый скруббер); осуществить гидравлический расчёт воздушного тракта схемы и выбор вентилятора.

Методика расчета

Тепловой расчёт

Расчёт сушильной камеры сводится к её материальному и тепловому расчёту, определению габаритных размеров и конструкции камеры.

Целью материального расчёта является определение влаги, удаляемой в процессе сушки, и количество высушенного продукта. Материальный расчёт выполняется на основании уравнений теплового баланса [1, 5-6]:

; (1)

,

где G_н – количество влажного материала, поступающего на сушку, кг/с; G_к – количество высушиваемого материала, кг/с; W – количество влаги, удалённой из материала в процессе сушки, кг/с; w_н – начальное влагосодержание продукта, кг/кг; w_к – конечное влагосодержание продукта, кг/кг.

Из уравнений (1) количество высушенного материала

кг/с,

а количество испарённой при сушке влаги

кг/с.

Количество материала, поступающего на сушку

кг/с.

Расчёт сушильной камеры

Расчёт сушильной камеры заключается в определении высоты и диаметра сушильной камеры. Объём сушильной камеры в распылительных установках приближённо оценивается по величине напряжения по испарённой влаге

, (2)

где A_V – напряжение объёма сушильной камеры по влаге, кг/(м³ч), W – производительность камеры по испарённой влаге, кг/ч, V_к – объём камеры, м³.

В ГОСТ 8906-08 приводится график A_V = f (t) (рис. 6) [27, рис. 4.27], согласно которому

,

где t₁, t₂ – температура воздуха перед сушилкой и после неё; t_м – температура мокрого термометра по линии сушки.

Для условий проектируемого процесса t₁ = 200 C, t₂ = 90 C, t_м = 47 C.

Тогда

а влагонапряжение для сушилок с центробежным распылением (рис. 6) [27, рис. 4.27] A_V 4,4 кг/(м³ч), что близко к значению A_V = 5 кг/(м³ч).

Рис. 6. Зависимость A_V = f (t): 1 – для сушилок типа РII (с центробежным распылением), 2 – для сушилок типа РФ (с пневматическим распылением или механическими форсунками)

Объём сушильной камеры из (2)

м³.